DE1955527A1 - Double seat valve - Google Patents
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Description
703 BöBLINCEN/WnUTT. . 8tNDEI,KINGER 8TRA8BB 49 FERNSPRECHER (07031) 613040703 BöBLINCEN / WnUTT. . 8tNDEI, KINGER 8TRA8BB 49 TELEPHONE (07031) 613040
Aktenzeichen: NeuanmeldungFile number: New registration
Anmelder: AUTOCLAVE ENGINEERS, Inc.Applicant: AUTOCLAVE ENGINEERS, Inc.
3.11.1969November 3, 1969
Die Erfindung betrifft ein Doppelsitzventil, das bei Drücken oberhalb von etwa 1055 kp/cm arbeitet. Unter derartigen Betriebsbedingungen kann man ein zuverlässiges, dichtes Schließen des Ventils mit einem weichen oder plastisch nachgebenden Ventilsitz oder entsprechenden Dichtungsmitteln verwirklichen. Dieses Doppelsitzventil besteht aus einem Ventilkörper mit einem oberen zylinderförmigen Strömungskanal, einem unteren zylinderförmigen Strömungskanal und einer die beiden Strömungskanäle unter Bildung eines Ventilsitzes miteinander verbindenden Wandfläche, einem Einlaßkanal in Verbindung mit dem oberen Strömungskanal und einem Auslaßkanal in Verbindung mit dem unteren Strömungskanal.The invention relates to a double seat valve, which at pressures above about 1055 kp / cm works. Under such operating conditions can a reliable, tight closing of the valve with a soft or plastically yielding valve seat or appropriate sealing means realize. This double seat valve consists of a valve body with an upper cylindrical flow channel, a lower one cylindrical flow channel and one of the two flow channels forming a wall surface that connects the valve seat, an inlet channel in communication with the upper flow channel and an outlet channel in communication with the lower flow channel.
Bei den meisten Ventilen dieser Art strömt das Medium mit sehr hoher Geschwindigkeit während des Öffnungs- bzw. Schießvorganges des VentilesIn most valves of this type, the medium flows at a very high speed during the opening or closing process of the valve
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an dem plastisch nachgiebigen Ventilsitz vorbei. Zudem wirken auf den plastisch verformbaren Ventilsitz hohe mechanische Schließdrucke ein. Dies verursacht einen hohen Abrieb und einen raschen Verschleiß des * plastischen Materials bis zu dem Punkt, an dem das Ventil unbrauchbar wird.past the plastically yielding valve seat. In addition, act on the plastically deformable valve seat a high mechanical closing pressures. This causes high abrasion and rapid wear of the * plastic material to the point where the valve becomes unusable.
Um diese Nachteile zu beseitigen, wird gemäß der Erfindung ein Ventil vorgeschlagen, das einen aus zwei Teilen bestehenden Ventilschaft aufweist. Der innenliegende Ventilschaft trägt einen Ventilteller mit einer Oberfläche, die mit einem harten Ventilsitz zusammenwirkt. Auf dem innenliegenden Ventilschaft ist konzentrisch und gleitend ein äußerer Ventilschaft angeordnet mit einer Ventil fläche, die der Ruckseite des Ventiltellers benachbart ist. Ein plastisch verformbares Dichtungselement ist konzentrisch um den innenliegenden Ventilschaft und zwischen der Rückseite des Ventiltellers und der Stirnfläche des äußeren Ventilschafts angeordnet. Der innere und der äußere Ventilschaft sind gegen das plastische Dichtungselement vorgespannt. Das Dichtungselement kann beispielsweise aus zwei Dichtungsringen mit unterschiedlicher Plastizität bestehen, die nicht in dem direkten Strömungspfad des kurz vor dem Schließen oder kurz vor dem öffnen des Ventiles mit hoher Geschwindigkeit durch das Ventil strömenden Mediums liegt. Das mit hoher Geschwindigkeit strömende Medium In order to overcome these disadvantages, a valve is proposed according to the invention which has a valve stem consisting of two parts. The internal valve stem carries a valve disc with a surface that cooperates with a hard valve seat. On the inner valve stem, an outer valve stem is concentrically and slidably arranged with a valve surface which is adjacent to the rear side of the valve disk. A plastically deformable sealing element is arranged concentrically around the inner valve stem and between the rear side of the valve disk and the end face of the outer valve stem. The inner and outer valve stems are biased against the plastic sealing element. The sealing element can for example consist of two sealing rings with different plasticity, which are not in the direct flow path of the medium flowing through the valve at high speed shortly before closing or shortly before opening the valve. The medium flowing at high speed
commt also zu keiner Zeit an mehr als einer Seite desSo at no time commt to more than one side of the
ringförmigen plastischen Dichtungselementes vorbei. Die Abnutzung der Dichtung läßt steh somit durch eine Relativbewegung zwischen dem inneren und äußeren Ventilschaft ausgleichen. Dadurch läßt sich das Ventil auch am Ventilsitz nachstellen. Außerdem wird bei gemäß dem Prinzip der Erfindung konstruierten Ventilen auch der Systemdruck mit ausgenutzt, um die plastische Dichtung zur Wirkung zu bringen, nachdem sie in eine gegenüber dem strömenden Medium unabgestUtzte Lage gepreßt worden ist.annular plastic sealing element over. The wear and tear of the Seal can thus stand by a relative movement between the inner and outer valve stem. This means that the valve can also be readjusted at the valve seat. In addition, according to the principle valves constructed according to the invention also take advantage of the system pressure, to bring the plastic seal into effect after it has been pressed into a position unsupported from the flowing medium.
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Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mir der beigefügten Zeichnung näher beschrieben. Diese zeigt eine Querschnittsansicht durch ein Doppelsitzventil gemäß der Erfindung in geschlossenem Zustand.The invention will now be described in more detail using an exemplary embodiment in conjunction with the accompanying drawings. This shows a cross-sectional view through a double seat valve according to the invention in the closed state.
Der Ventilkörper 1 weist ein Einlaß-AnschiußstUck 2 und ein Auslaß-AnschlußstUck 3 auf. Durch eine im wesentlichen zylindrische oben liegende Wand und eine unten liegende, im wesentlichen zylindrische Wand wer- ■ den obere bzw. untere Strömungskanäle gebildet, die durch ein konisches Wandstück 7 miteinander verbungen sind, das als Ventilsitz für den harten Ventilteller dient. Der Einlaßkanal 6 verbindet somit das Einlaß-AnschlußstUck 2 mit dem oberen Strömungskanal 5. Ein Auslaßkanal 32 verbindet das Auslaß-Anschlußstück mit dem unteren Strumungskanal 4. Im oberen Sfrömungskanal 5 ist ein zweiteiliger Ventilschaft untergebracht. Der innere Ventilschaft 8 geht In einen Ventilteller 9 über mit einer Stirnfläche 10, die konisch geformt ist, sowie einer rückwärtigen Fläche 11, die im wesentlichen flach 1st. Die Stirnfläche 10 braucht nicht genau konisch zu sein sondern kann auch beispielsweise halbkugelförmig oder parabelfurmig sein oder eine andere durch Metallbearbeitung erzielbare Form aufweisen. Die Rückfläche 11 braucht ebenfalls nicht genau flach zu sein. Vorzugsweise sollte sie jedoch mit einer Ebene senkrecht zur Mittellinie des innenliegenden Ventilschaftes einen kleinen Winkel von weniger als 30 bilden* Konzentrisch um den innenliegenden Ventilschaft und auf diesem gleitend und mit einer um den innenliegenden Ventilschaft herum liegenden Stirnfläche 1st ein äußerer Ventilschaft 13 vorgesehen. Vorzugsweise weist der äußere Ventilschaft an seinem unteren Ende einen Flansch 14 auf. Der äußere Ventilschaft hat eine im wesentlichen flache Stirnfläche 15, die ebenfalls mit einer Ebene, die auf der Mittellinie des inneren Ventilschaftes senkrecht steht, einen kleinen WinkelThe valve body 1 has an inlet connection piece 2 and an outlet connection piece 3. By a substantially cylindrical overhead Wall and an underlying, essentially cylindrical wall are ■ the upper and lower flow channels formed by a conical Wall piece 7 are connected to one another, which acts as a valve seat for the hard Valve plate is used. The inlet channel 6 thus connects the inlet connection piece 2 with the upper flow channel 5. An outlet channel 32 connects the outlet connector with the lower flow channel 4. In the upper Sfrömungskanal 5 is housed a two-part valve stem. Of the inner valve stem 8 merges into a valve disk 9 with an end face 10, which is conically shaped, and a rear face 11, which is essentially flat. The end face 10 does not need to be exactly conical but can also be hemispherical or, for example, hemispherical be parabolic or another achievable by metalworking Have shape. The rear surface 11 does not need to be exactly flat either to be. However, it should preferably be aligned with a plane perpendicular to the The center line of the internal valve stem forms a small angle of less than 30 * Concentric around the internal valve stem and an outer valve stem 13 is provided thereon slidingly and with an end face lying around the inner valve stem. The outer valve stem preferably has a flange 14 at its lower end. The outer valve stem has a substantially flat end face 15, which also forms a small angle with a plane which is perpendicular to the center line of the inner valve stem
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von weniger a!s 30° bildet. Diese Stirnfläche ist der Rückfläche 11 des Ventil tellers benachbart angeordnet.of less than 30 °. This end face is the rear face 11 of the Valve plate arranged adjacent.
Das plastische Dichtungselement besteht aus mindestens einem ringförmigen Teil, das konzentrisch zu dem innenIlegenden Ventilschaft angeordnet ist, und zwischen der Rückfläche 11 des Ventiltellers und der Sfirn-• fläche 15 des äußeren Ventilschaftes liegt. In der Zeichnung sind zwei ringförmige plastische Dichtungsringe 19 und 20 gezeigt. Der innenüegende Dichtungsring 19 besteht vorzugsweise aus Gummi oder einem entsprechenden Material, während das äußere Dichtungselement 20 vorzugsweise aus einem plastischen Polytetrafluoräthylen-Kunststoff besteht.The plastic sealing element consists of at least one ring-shaped Part that is arranged concentrically to the internal valve stem is, and between the rear surface 11 of the valve disk and the Sfirn- • surface 15 of the outer valve stem. In the drawing there are two annular plastic sealing rings 19 and 20 are shown. The one inside Sealing ring 19 is preferably made of rubber or a corresponding one Material, while the outer sealing element 20 is preferably made of a plastic polytetrafluoroethylene plastic.
Der innere und der äußere Ventilschaft sind gegen das ringförmige Dichtungselement durch eine Feder oder eine federnde Unterlagscheibe 17 vorgespannt, die durch eine Befestigungsmutter 18 festgehalten ist. Der äußere Ventilschaft ist auf einem Teil seiner äußeren Oberfläche bei 21 mit einem Gewinde versehen. Der äußere Ventilschaft ist gegen die Gehäusewände des Strömungskanals durch eine übliche Dichtung oder Packung 24 abgedichtet, die durch zwei Buchsen 22 und 23 gehalten wird. Der Ventilschaft wird durch zwei zusammenwirkende Führungsbuchsen 26 und 28 gehalten. Die äußere Führungsbuchse 28 weist bei 29 ein Außengewinde auf, mit dem sie in den Ventilkörper 1 eingeschraubt ist. Die innere Führungsbuchse 26 weist ein Innengewinde auf. Das Gewinde 21 auf der Außenseite des äußeren Ventilschaftes und das Gewinde 27 auf der inneren Führungsbuchse wirken derart zusammen, daß das Ventil durch Drehen des äußeren Ventilschaftes mitteis des Handgriffes 30 auf und ab bewegt werden kenn. Das Gewinde 21 auf dem äußeren Ventilschaft 13 ist natürlich kürzer als das Gewinde 27 auf der inneren Führungsbuchse 26.The inner and outer valve stems are biased against the annular sealing element by a spring or a resilient washer 17 which is held in place by a fastening nut 18. The outer valve stem is threaded on part of its outer surface at 21. The outer valve stem is sealed against the housing walls of the flow channel by a conventional seal or packing 24 which is held by two bushings 22 and 23. The valve stem is held by two cooperating guide bushings 26 and 28. The outer guide bushing 28 has an external thread at 29 with which it is screwed into the valve body 1. The inner guide bushing 26 has an internal thread. The thread 21 on the outside of the outer valve stem and the thread 27 on the inner guide bushing cooperate in such a way that the valve can be moved up and down by turning the outer valve stem by means of the handle 30. The thread 21 on the outer valve stem 13 is of course shorter than the thread 27 on the inner guide bushing 26.
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Beim Einschrauben der Führungsbuchse 28 in den Ventilkörper 1 werden die Buchsen 22 und 23 gegen die Packung 24 zusammengepreßt. Sie stellen eine gute Abdichtung her. Die Packung oder Dichtung 24 kann aus irgendeinem üblichen Material bestehen. Die geringe Vorspannung des äußeren Ventilschaftes 13 gegen das Dichtungselement 19 und den inneren Ventilschaft 9 drückt das ringförmige plastische Dichtungselement 19 auseinander und stellt sicher, daß an der Verbindungsstelle der beiden Ventilschäfte keine Leckverlusie auftreten.When the guide bushing 28 is screwed into the valve body 1 the bushings 22 and 23 are pressed against the packing 24. They make a good seal. The packing or seal 24 can consist of any common material. The slight bias of the outer valve stem 13 against the sealing element 19 and the inner valve stem 9 presses the annular plastic sealing element 19 apart and ensures that at the junction of the there is no leakage loss between the two valve stems.
Wird im Betrieb der Ventilschaft 13 durch Drehung am Handgriff 30 gedreht, dann bewegt sich der äußere Ventilschaft in axialer Richtung und nimmt zunächst den inneren Ventilschaft nach unten mit. Wenn der Ventilteller 9 sich dem Ventilsitz 7 nähert, wird das durch das Ventil strömende Medium gedrosselt. Beim Aufsetzen des Ventiltellers auf den Ventilisitz wird eine erste Abdichtung erreicht. Dreht man danach den äußeren Ventilschaft weiter, dann bewegt sich dieser nach unten, während der innere Ventilschaft unbewegt bleibt. Diese Relativbeweg ung der beiden Schaftteile gegeneinander verformt die ringförmigen plastischen Dichtungselemente 19 und 20 derart, daß sie nach außen gegen die Wand des Ventilkörpers gepreßt werden. Wie in der Zeichnung dargestellt, erfolgt die Abdichtung gegen den konischen Abschnitt des Ventilsitzes, was vorzuziehen ist. Es läßt sich jedoch auch· eine gute Abdichtung gegen die weiter oben liegende senkrechte zylinderförmige Wand erzielen. Der Strömungsdruck in dem oberen Strömungskanal verstärkt noch die Dichtungswirkung durch den auf das plastische Dichtungselement ausgeübten Druck, wodurch dieses noch mehr gegen den Ventilkörper gepreßt wird. Dies wird als Druckkraftverstärkung bezeichnet und verhindert ein Undichtwerden des Ventils bei Druckschwankungen. Das plastische Dichtungselement wird bei diesem Ventil erst dann dem mitDuring operation, the valve stem 13 is opened by turning the handle 30 rotated, then the outer valve stem moves in the axial direction and initially takes the inner valve stem down with it. If the Valve disk 9 approaches valve seat 7, the medium flowing through the valve is throttled. When placing the valve disc on the A first seal is achieved with the valve seat. If you then turn the outer valve stem further, then it moves downwards, while the inner valve stem remains stationary. This relative movement ung the two shaft parts against each other deforms the annular plastic sealing elements 19 and 20 such that they are outwardly pressed against the wall of the valve body. As shown in the drawing, the seal is made against the conical section of the valve seat, which is preferable. However, it can also be a good one Sealing against the vertical cylindrical above Achieve wall. The flow pressure in the upper flow channel increases the sealing effect by acting on the plastic sealing element exerted pressure, whereby this is pressed even more against the valve body. This is known as compressive force amplification and prevents the valve from leaking in the event of pressure fluctuations. With this valve, the plastic sealing element only becomes the one with the
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hoher Geschwindigkeit strömenden Medium ausgesetzt, wenn die erste Abdichtung (VentiiteHer 9 auf Ventilsitz 10) hergestellt ist. Auf diese Weise erreicht man für die plastische Abdichtung, die viel mehr der Abnutzung unterworfen ist als der feste oder metallische Ventilsitz, eine wesentlich höhere Lebensdauer. Die Gase oder Flüssigkeiten strömen lediglich mit hoher Geschwindigkeit an der Außenkante oder Außenseite des ringförmigen plastischen Dichtungselementes vorbei. Dies stellt eine wesentliche Verbesserung gegenüber den bekannten, mit einem plastischen ' Ventilsitz versehenen Ventilen dar, bei der Gase oder Flüssigkeiten mitexposed to high velocity flowing medium when the first Sealing (VentiiteHer 9 on valve seat 10) is made. To this Way is achieved for the plastic seal, which is much more subject to wear than the fixed or metallic valve seat, one much longer service life. The gases or liquids only flow at high speed on the outer edge or outside of the annular plastic sealing element over. This represents a significant improvement over the known, with a plastic 'Valve seated valves represent, in the case of gases or liquids with
hoher Geschwindigkeit sowohl innen als auch außen an der ringförmigen Abdichtung vorbeiströmen.high speed both inside and outside of the annular Flow past the seal.
Ein Ventil, das der oben angegebenen Beschreibung entsprach, mit einem Dichtungselement aus Polytetrafluorethylen wurde auf seine Dichtungseigenschaften in der Weise untersucht, daß ein Stürk Draht von 0,25 mm Stärke auf den Ventilsitz gelegt wurde. Das Ventil wurde mit einem Druck von 1054 kp/cm beaufschlagt ohne Leckverluste. Das Ventil wurde dreimal auf- und zugemacht und dann für eine Untersuchung auseinandergenommen. Der Draht hatte sich an drei Stellen in den Dichtungsring eingedrückt. Das Ventil wurde wieder zusammengebaut, nachdem der DrahtA valve that corresponded to the description given above, with a Sealing element made of polytetrafluoroethylene was tested for its sealing properties in such a way that a Stürk wire of 0.25 mm Starch has been placed on the valve seat. A pressure of 1054 kp / cm was applied to the valve without any leakage losses. The valve was opened three times opened and closed and then taken apart for an investigation. The wire had pressed into the sealing ring in three places. The valve was reassembled after the wire
2 entfernt worden war. Anschließend wurde das Ventil mit 105 kp/cm mit Helium beaufschlagt und geprüft, wobei sich an dem Ventilsitz keine Leckverluste ergaberf, was die außergewöhnliche Zuverlässigkeit von Ventilen gemäß der Erfindung überzeugend zeigte.2 had been removed. Then the valve was with 105 kp / cm with Helium applied and tested, with no leakage losses resulted from the valve seat, which is the exceptional reliability of Valves according to the invention showed convincingly.
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6AD OBIGIMAl6AD OBIGIMAL
Claims (7)
I.I Doppelsitzventil, bestehend aus einem Ventilkörper mit einem oberen zylinderförmigen Strömungskanai, einem unteren zylinderförmigen Strömungskanal und einer die beiden Strömungskanüle unter Bildung eines Ventilsitzes miteinander verbindenden Wandfläche, einem Einlaßkanal in Verbindung mit einem oberen Strömungskanal und einem Ausiaßkanal in Verbindung mit einem unteren Strömungskanal, gekennzeichnet durch einen doppelt wirkenden Ventilschaft aus zwei konzentrisch zueinander angeordneten Teilen (B, 13) mit einem Ventilteller (9), der mit dem Ventilsitz (10) zusammenwirkt, wobei die beiden Teile (8, 13) des Ventil schaftes beim öffnen und beim Schließen des Ventiles nacheinander zur Einwirkung kommen. s - \
II double seat valve, consisting of a valve body with an upper cylindrical flow channel, a lower cylindrical flow channel and a wall surface connecting the two flow cannulas to form a valve seat, an inlet channel in connection with an upper flow channel and an outlet channel in connection with a lower flow channel, characterized by a double-acting valve stem made of two concentrically arranged parts (B, 13) with a valve plate (9) which interacts with the valve seat (10), the two parts (8, 13) of the valve stem when opening and when closing the valve come into effect one after the other.
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Also Published As
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